Tak-Çalıştır Teknolojisi Kimyasal Sentezi Otomatik Hale Getiriyor
Fotoğraf : MIT araştırmacıları, kimyasal deneylerin sıkıcı yönlerini üstlenebilecek, kimyacıları araştırmalarının analitik ve yaratıcı yönlerine daha fazla zaman ayırmalarına olanak sağlayacak şekilde özgürleştiren otomatik bir kimyasal sentez sistemi geliştirdi.
Sistem sayısız uygulama için yeni moleküller üretmeyi kolaylaştırmaktadır.
Yeni bir kimyasal sentez tasarlamak, kimyasalların karıştırılması, sıcaklıkların ölçülmesi, sonuçların analiz edilmesi ve sonuç çıkmaması durumunda tekrar baştan başlamak gibi çok sayıda ağır ve sıkıcı işlemlerle zahmetli bir süreç haline gelebilir.
MIT Kimya Bölümü başkanı ve araştırma ekibinin liderlerinden biri olan Timothy F. Jamison “Amacımız, bilim adamlarının kendi istedikleri molekülleri yapmak için en iyi koşulları ortaya koyabilecek, kullanımı kolay bir sistem yaratmaktı. Bu platform mümkün olduğunca fazla esnekliğe sahip genel bir kimyasal sentez platformu olacaktı” diyor.
Araştırmacılar, bu sistem ile yeni bir reaksiyonu optimize etmek için gereken süre haftalar ya da aylardan bir güne indirebilir. Teknolojinin patentini almış olup hem akademik hem de endüstriyel kimya laboratuvarlarında yaygın olarak kullanılmasını umut ediyorlar.
MIT’de Warren K. Lewis Kimya Mühendisliği’nde Profesör olarak çalışan araştırma lideri Klavs F. Jensen “Bunu yapmak için yola koyulduğumuzda, genellikle laboratuvarlarda kullanılabilir olan ve çok pahalı olmayan bir şey olmasını istedik,” diyor. “Kimyacıların yeni reaksiyonlar geliştirmelerini kolaylaştıracak teknolojiyi geliştirmek istedik.” diye ekliyor.
Eski MIT doktora sonrası akademisyeni Anne-Catherine Bédard ve eski MIT araştırmacısı Andrea Adamo, Science dergisinin 20 Eylül çevrimiçi yayımında yer alan makalenin baş yazarlarıdır.
Akışına Bırakmak
Yeni sistem, sürekli akış olarak bilinen bir tür kimyasal sentezden yararlanmaktadır. Bu yaklaşımla, kimyasal reaktifler bir dizi tüp boyunca akar ve farklı noktalarda yeni kimyasallar eklenebilir. Kimyasallar sistemden akarken, ayrıştırma gibi başka süreçler de ortaya çıkabilir.
Öte yandan, geleneksel akışkan olmayan kimyasal proseslerde her adımın ayrı ayrı gerçekleştirilmesi gerekir ve reaktifleri bir sonraki adıma taşımak için insan müdahalesi gerekir.
Birkaç yıl önce, Jensen ve Jamison, talebe göre hızlı bir şekilde ilaç üretebilen sürekli bir akış sistemi geliştirdi.
Daha sonra, özel bir molekülü sentezlemek üzere yeni bir süreç geliştirmek için gerekli olan çok sayıda ağır ve sıkıcı deneylerin çoğunu azaltmak umuduyla, laboratuvarlarda kullanılabilecek daha küçük ölçekli sistemlere yöneldiler. Bunu yapmak için, ekip farklı sentez türlerini yapabilecek şekilde birleştirilebilen birçok farklı modülü bulunan bir tak-çalıştır sistem tasarladı. Her bir modül yaklaşık olarak büyükçe bir cep telefonu boyutunda olup, bilgisayar bileşenlerinin USB portları vasıtasıyla bağlanabilmesine benzer şekilde bir porta bağlanabilmektedir. Mevcut sistemde bu bileşenlerin beşi aynı anda bağlanabilir. Makineyi kullanan kişi, istediği bir molekülü sentezlemek için bir plan hazırlar ve ardından gerekli modülleri takar. Kullanıcı daha sonra makineye hangi reaksiyon koşullarıyla (sıcaklık, reaktif konsantrasyonu, akış hızı vb.) başlanacağını belirtir. Aşağı yukarı bir gün boyunca makine farklı koşulları araştırmak ve en nihayetinde istenen ürünün en yüksek verimini hangi koşulların sağladığını belirlemek için genel bir optimizasyon programı kullanır. Bu arada, kimyasalları elle karıştırmak ve daha sonra ürünleri izole etmek ve test etmek yerine, araştırmacı başka bir şey yapmaya devam edebilir. “Optimizasyonlar yapılırken, kullanıcılar başka fikirlerle ilgili olarak meslektaşlarıyla konuşabilir, notlar üzerinde çalışabilir veya önceki çalışmalardan gelen verileri analiz edebilir. Diğer bir deyişle, araştırmanın daha insani yönlerini yapabilirler” diyor Jamison. Hızlı Sınama Yeni çalışmada, araştırmacılar yaklaşık 50 farklı organik bileşik ürettiler ve teknolojinin bilim adamlarının daha hızlı bir şekilde potansiyel ilaçların yada başka faydalı ürünlerin sınanması için bileşikler tasarlayıp üretmelerine yardımcı olabileceğine inanıyorlar. Bu sistem ayrıca, kimyagerlerin, sentez sürecinin her adımını yeniden optimize etmek zorunda kalmadan, başkalarının ürettiği reaksiyonları yeniden üretmelerini kolaylaştıracaktır. “Eğer sadece bileşenleri bağladığınız bir makineniz varsa ve başka birisi benzer bir makineyle aynı sentezi yapmaya çalışırsa, aynı sonuçları elde edebilmesi gerekir” diyor Jensen. Araştırmacılar şimdi teknolojinin daha yeni ve tasarım işinin daha da fazlasını üstlenecek bir versiyonu üzerinde çalışıyorlar. Buna hangi modüllerin hangi sıralamayla kullanılacağını bulmak da dahil olacak. Araştırma Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) tarafından finanse edildi.
Kaynak : mit.edu
